Разработка и исследование способа снижения концевых потерь для осевых углекислотных турбин; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 336, № 8 - Рогалев А. Н. Андрей Николаевич; Осипов С. К. Сергей Константинович; Побережец И. И. Игорь Игоревич; Львов Д. Д. Дмитрий Дмитриевич; Герцовский Г. А. Георгий Александрович (2025, 2025)
Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности оборудования тепловых электрических станций за счет возможного внедрения кислородно-топливных энергетических комплексов, рабочим телом которых является диоксид углерода при сверхкритических параметрах. Цель: оценка влияния модификации геометрии профиля лопаток углекислотных турбин на концевые потери в межлопаточных каналах. Объект: сопловой аппарат первой ступени углекислотной турбины, работающей по циклу Аллама. Методы. Для проведения исследований и моделирования течения теплового потока в межлопаточных каналах углекислотной высокотемпературной турбины термодинамические параметры цикла Аллама и геометрические характеристики первой ступени были предварительно рассчитаны и получены из ранее проведенных исследований. Численное моделирование течения в межлопаточных каналах проводилось в программном комплексе ANSYS. Сетка строилась в сеточном генераторе ANSYS Meshing. Моделирование выполнялось в модуле ANSYS Fluent. Рабочим телом был задан диоксид углерода из библиотеки Fluent с внесением изменений в термодинамические свойства среды в соответствии с рассматриваемыми параметрами. Результаты. Определено, что при использовании оребрения в межлопаточном канале за счет образования перетоков снижается интенсивность вихреобразования, что также уменьшает энергию диссипации на поверхности стенок. Также установлено, что при модификации ребер их следует изготавливать с переменным уменьшающимся сечением, поскольку использование такого профиля позволит исключить влияние кромочного следа от использования ребра в канале. Использование ребра с уменьшающейся высотой (около 1 мм) и длинной в половину канала позволило снизить долю концевых потерь в межлопаточных каналах углекислотной высокотемпературной турбины в среднем на 37,5 %